文章來(lái)源：醫(yī)藥魔方Pro

作者：黎元

mRNA技術(shù)在新冠疫情中脫穎而出，多家機(jī)構(gòu)和媒體都預(yù)測(cè)今年的諾獎(jiǎng)非mRNA技術(shù)莫屬，但是在可能或應(yīng)該獲獎(jiǎng)的人選上卻存在一些爭(zhēng)議。

隨著諾獎(jiǎng)公布的時(shí)間越來(lái)越近，圍繞在人物上的爭(zhēng)議也越來(lái)越多，Katalin Karikó和Drew Weissman二人開(kāi)發(fā)了優(yōu)秀的mRNA修飾技術(shù)，被認(rèn)為是最具潛力的諾獎(jiǎng)人選，但是mRNA疫苗的誕生和發(fā)展有著大量研究人員不斷地去探索和推動(dòng)，對(duì)于誰(shuí)才是mRNA疫苗最關(guān)鍵的人物，關(guān)于技術(shù)起源與發(fā)展、圍繞在mRNA本身和mRNA疫苗遞送等領(lǐng)域有著許多紛爭(zhēng)。

mRNA疫苗技術(shù)的起源與發(fā)展

早在1978年，科學(xué)家們嘗試使用脂質(zhì)體將mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)到小鼠和人類(lèi)細(xì)胞中誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的表達(dá)，他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)由脂質(zhì)體包裝的mRNA能與細(xì)胞膜融合，并將mRNA遞送到細(xì)胞中。

mRNA在胞內(nèi)的表達(dá)發(fā)現(xiàn)于1987年，當(dāng)時(shí)在美國(guó)加州Salk生物研究所攻讀博士的Robert Malone發(fā)現(xiàn)將mRNA與脂滴混合可以促使人類(lèi)細(xì)胞吸收mRNA并產(chǎn)生mRNA編碼的蛋白質(zhì)。在1988年，Malone還證明了青蛙胚胎也能吸收這種方法遞送的mRNA。

但是mRNA應(yīng)用的最大難題就是mRNA的不穩(wěn)定性，而且進(jìn)入細(xì)胞的mRNA會(huì)被免疫系統(tǒng)識(shí)別為病毒遺傳物質(zhì)而清除掉，無(wú)法發(fā)揮翻譯蛋白的功能。Katalin Karikó和Drew Weissman在mRNA的修飾上做出了關(guān)鍵一步。

Karikó在開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定的mRNA之前，她的科研之旅并不順暢，申請(qǐng)資金屢次被拒絕，而且多次被機(jī)構(gòu)降職，她輾轉(zhuǎn)多地艱難地堅(jiān)持著自己在mRNA上的研究，她對(duì)Malone的方案進(jìn)行了改進(jìn)，想要誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生具有治療作用的蛋白質(zhì)。雖然屢經(jīng)挫折，但是最后她遇到了Weissman。

1997年，Karikó和Weissman開(kāi)始研發(fā)艾滋病mRNA疫苗，二人在合作研究的過(guò)程中注意到，tRNA不會(huì)引發(fā)機(jī)體過(guò)度的免疫應(yīng)答，原因在于tRNA結(jié)構(gòu)中的假尿苷。于是他們?cè)囍鴮⒓倌蜍仗砑拥絤RNA中，這是關(guān)鍵的一步，2005年，兩人發(fā)表論文，這種修飾后的mRNA在進(jìn)入細(xì)胞后可以像tRNA一樣免于免疫系統(tǒng)的攻擊，進(jìn)而發(fā)揮自己“指令員”的作用，在細(xì)胞內(nèi)翻譯出特定的蛋白質(zhì)。

這一突破最終被Moderna的創(chuàng)始人之一Derrick Rossi注意到，Rossi根據(jù)Karikó和Weissman的修飾方法獲得了穩(wěn)定的mRNA，另一家mRNA疫苗明星公司BioNTech也在2013年聘請(qǐng)了Karikó擔(dān)任公司的高級(jí)副總裁。

Malone一直稱(chēng)自己為mRNA疫苗技術(shù)的發(fā)明人，據(jù)Malone透露，他在首次發(fā)現(xiàn)mRNA在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用潛力后，便把這些發(fā)現(xiàn)和感想記在了筆記本上，簽字并注明了日期。

雖然Malone成功將mRNA遞送到了人類(lèi)細(xì)胞和青蛙胚胎中，但Malone最后與博士導(dǎo)師Inder Verma發(fā)生了一些不愉快，他離開(kāi)了學(xué)校，去到了醫(yī)藥公司Vical進(jìn)行工作。

在Vical，Malone和同事合作證明了脂質(zhì)-mRNA復(fù)合物可以刺激小鼠產(chǎn)生蛋白質(zhì)，相關(guān)論文發(fā)表在了Science。

Robert Malone實(shí)驗(yàn)室筆記本的摘錄，描述了1989年合成的用于注射到小鼠體內(nèi)的mRNA（來(lái)源：Robert Malone）

在Malone身上還有一些戲劇性的情節(jié)，在mRNA疫苗獲得了全球關(guān)注后，國(guó)外一些主流媒體對(duì)mRNA疫苗技術(shù)的報(bào)道中也并沒(méi)有提到他，他開(kāi)始頻繁發(fā)聲，稱(chēng)自己是mRNA疫苗的發(fā)明人，但是這項(xiàng)技術(shù)不夠成熟，不適合推廣，同時(shí)他也指控Karikó夸大自己的貢獻(xiàn)。Malone的對(duì)外發(fā)聲得到了反疫苗人群的擁護(hù)和認(rèn)可，他現(xiàn)在已是反疫苗人群中的“mRNA疫苗發(fā)明者”……

mRNA的體外合成

在上面的介紹中我們了解到，mRNA可以被遞送到細(xì)胞內(nèi)并能穩(wěn)定地表達(dá)蛋白質(zhì)，但距離mRNA成為一種藥物顯然還有著很多的困難。例如，實(shí)驗(yàn)室所用的mRNA都來(lái)自于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，mRNA要想作為一種藥物，一個(gè)重要條件是可以體外合成。

1984年，亞利桑那大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Paul Krieg和哈佛大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Douglas Melton團(tuán)隊(duì)利用一種病毒來(lái)源的RNA合成酶在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生了具有生物活性的mRNA，然后Krieg將實(shí)驗(yàn)室制造出來(lái)的mRNA注射到青蛙卵中，證明了合成的與天然的mRNA一樣有效。

Melton和Krieg都表示，他們將合成mRNA主要視為研究基因功能和活性的研究工具。1987年，Melton發(fā)現(xiàn)mRNA既能激活也能抑制蛋白的生產(chǎn)，在他的推動(dòng)下，Oligogen成立了，也就是后來(lái)的吉利德。Oligogen成立的目的是為了探索利用合成RNA抑制靶蛋白表達(dá)的方法，Melton的研發(fā)團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有想到將合成的mRNA用作疫苗。

mRNA遞送技術(shù)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵

mRNA疫苗的誕生除了得益于使mRNA穩(wěn)定表達(dá)和體外mRNA合成的關(guān)鍵技術(shù)，還有一項(xiàng)技術(shù)至關(guān)重要：將mRNA遞送到胞內(nèi)。

這項(xiàng)技術(shù)就是脂質(zhì)納米顆粒（LNP），LNP技術(shù)來(lái)自英屬哥倫比亞大學(xué)的生物化學(xué)家Pieter Cullis和他創(chuàng)立或領(lǐng)導(dǎo)的幾家公司的實(shí)驗(yàn)室。從上世紀(jì)90年代后期開(kāi)始，他們率先將LNP用于遞送能沉默基因的核酸鏈。代表藥物就是patisiran，2018年獲FDA批準(zhǔn)上市，用于治療轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白家族性淀粉樣多發(fā)性神經(jīng)?。═TR-FAP）。

2012年，Cullis的兩家公司轉(zhuǎn)向探索LNP遞送系統(tǒng)在mRNA藥物中的應(yīng)用機(jī)會(huì)。其中，Acuitas Therapeutics與Weissman團(tuán)隊(duì)和幾家mRNA公司建立了合作關(guān)系，測(cè)試了不同類(lèi)型的mRNA-LNP復(fù)合物，現(xiàn)在BioNTech和CureVac的新冠疫苗就應(yīng)用了這其中的LNP類(lèi)型，Moderna的LNP混合物也與此類(lèi)似。

LNP的結(jié)構(gòu)（來(lái)源：參考資料[4]）

LNP是4種脂肪分子的混合物，其中3種有助于提高粒子的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，第4種是可電離脂質(zhì)，也是LNP成功的關(guān)鍵。這種物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室條件下帶正電荷，與Philip Felgner開(kāi)發(fā)和Malone在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試的脂質(zhì)體具有相似的優(yōu)勢(shì)（Malone使用了一種帶正電荷的脂質(zhì)體，能增強(qiáng)材料與mRNA帶負(fù)電骨架結(jié)合的能力，這些脂質(zhì)體是由Philip Felgner開(kāi)發(fā)的，他現(xiàn)在是加州大學(xué)爾灣分校疫苗研發(fā)中心的負(fù)責(zé)人）。但是，Cullis團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的可電離脂質(zhì)能在生理?xiàng)l件（例如血液中的條件）下轉(zhuǎn)化為中性電荷，這能限制LNP對(duì)身體的毒性作用。

后來(lái)LNP技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展和升級(jí)，逐步成為了mRNA藥物最適合的遞送工具，現(xiàn)在幾乎所有的mRNA疫苗開(kāi)發(fā)公司都使用LNP或LNP的變體進(jìn)行遞送。

誰(shuí)應(yīng)該獲得諾貝爾獎(jiǎng)？

距離2021年諾貝爾獎(jiǎng)公布的日期不到一周，如果諾貝爾獎(jiǎng)花落mRNA疫苗技術(shù)，Karikó和Weissman無(wú)疑是最熱門(mén)的人選。二人已經(jīng)獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括科學(xué)突破獎(jiǎng)、西班牙阿斯圖里亞斯公主獎(jiǎng)以及拉斯克獎(jiǎng)。

而包括Malone在內(nèi)的其他參與mRNA開(kāi)發(fā)的人認(rèn)為他們也應(yīng)該得到更多的認(rèn)可，如果將mRNA疫苗遞送技術(shù)也算在內(nèi)，做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)的人就更多了。

現(xiàn)在我們又回到了每年諾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)時(shí)都會(huì)被“詬病”的問(wèn)題：諾獎(jiǎng)的人數(shù)實(shí)在是太有限了，得獎(jiǎng)人數(shù)一般不會(huì)超過(guò)3人。一項(xiàng)世界矚目的技術(shù)突破，從技術(shù)的誕生到發(fā)展有大量的研究人員去探索和完善，那究竟哪一環(huán)節(jié)的推進(jìn)才算是最關(guān)鍵的突破呢？

你認(rèn)為在mRNA疫苗技術(shù)的開(kāi)發(fā)中誰(shuí)該獲得諾貝爾獎(jiǎng)呢？

如果不是mRNA技術(shù)，你覺(jué)得哪項(xiàng)技術(shù)或發(fā)現(xiàn)會(huì)斬獲今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)呢？

參考資料：

[1] The tangled history of mRNA vaccines（來(lái)源：Nature）

[2] 自述遭導(dǎo)師欺凌，被迫退出學(xué)術(shù)界，他認(rèn)為自己才是發(fā)明mRNA疫苗的人（來(lái)源：科研圈）

[3] Wolff J.A., Malone R.W., Williams P, et al. Direct Gene Transfer into Mouse Muscle in Vivo. Science (1990)

[4] Buschmann M.D., Carrasco M.J., Alishetty S., et al. Nanomaterial Delivery Systems for mRNA Vaccines. Vaccines (2021)